JP2020016160A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を増大させることなく凝縮水を排出することができる技術を提供する。【解決手段】エンジンシステムは、吸気通路における過給機より下流側の部分に設けられており、前記吸気通路における前記過給機より下流側の部分の通路面積を調整するスロットル弁と、前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に接続されている排水通路と、排気通路における前記過給機より上流側の部分と前記過給機より下流側の部分とに接続されており、前記排気通路における前記過給機より上流側の部分を流れるガスを前記過給機より下流側の部分に送る排気バイパス通路と、前記排気バイパス通路の通路面積を調整するウエイストゲート弁と、制御手段と、を備えており、前記制御手段が、前記ウエイストゲート弁の開度を小さくすると共に前記スロットル弁の開度を小さくし、かつ、前記排水弁を開弁する。【選択図】図１

Description

本明細書に開示する技術は、エンジンシステムに関する。

特許文献１に開示されている装置は、エンジンと、エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、エンジンから排出されたガスが流れる排気通路と、吸気通路と排気通路にわたって設けられている過給機とを備えている。過給機は、排気通路を流れるガスの圧力によって動作して吸気通路を流れる空気をエンジンに圧送する。また、特許文献１の装置は、排気通路における過給機より上流側の部分と吸気通路とに接続されているＥＧＲ通路を備えている。特許文献１の装置は、過給圧を高めるために電動の過給機が用いられる。また、特許文献１の装置は、吸気通路における過給機より下流側の部分に設けられて吸気通路の通路面積を調整するスロットル弁と、吸気通路における過給機より下流側かつスロットル弁より上流側の部分に接続されている排水通路とを備えている。

特許文献１の装置では、吸気通路を流れる空気やＥＧＲガスが冷却されることによって吸気通路内で凝縮水が発生することがある。この場合には凝縮水排出制御が実施される。凝縮水排出制御では、ＥＣＵがスロットル弁を閉じた状態で電動の過給機を動作させる。これによって、吸気通路内の圧力が上昇し、上昇した圧力によって、吸気通路内で発生した凝縮水が排水通路を通じて排出される。

特開２０１４−０７４３５６号公報

特許文献１の装置では電動の過給機が用いられている。この装置では、凝縮水排出制御において電動の過給機を動作させるので消費電力が増大する。そこで本明細書は、消費電力を増大させることなく凝縮水を排出することができる技術を提供する。

本明細書に開示するエンジンシステムは、エンジンと、前記エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、前記エンジンから排出されたガスが流れる排気通路と、前記吸気通路と前記排気通路にわたって設けられており、前記排気通路を流れるガスの圧力によって動作して前記吸気通路を流れる空気を前記エンジンに圧送する過給機と、前記排気通路における前記過給機より下流側の部分と前記吸気通路とに接続されており、前記排気通路における前記過給機より下流側の部分を流れるガスを前記吸気通路に送る排気還流通路と、前記吸気通路における前記過給機より下流側の部分に設けられており、前記吸気通路における前記過給機より下流側の部分の通路面積を調整するスロットル弁と、前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に接続されている排水通路と、前記排水通路を開閉する排水弁と、前記排気通路における前記過給機より上流側の部分と前記過給機より下流側の部分とに接続されており、前記排気通路における前記過給機より上流側の部分を流れるガスを前記過給機より下流側の部分に送る排気バイパス通路と、前記排気バイパス通路の通路面積を調整するウエイストゲート弁と、制御手段と、を備えている。前記制御手段が、前記ウエイストゲート弁の開度を小さくすると共に前記スロットル弁の開度を小さくし、かつ、前記排水弁を開弁する。

上記の構成では、吸気通路を流れる空気やＥＧＲガスが冷却されることによって吸気通路内で凝縮水が発生することがある。このときに、上記の構成では、制御手段がウエイストゲート弁の開度を小さくすると共にスロットル弁の開度を小さくする。制御手段がウエイストゲート弁の開度を小さくすると排気バイパス通路を流れるガスの流量が少なくなる。そのため、排気通路から排気バイパス通路に流入するガスの流量が少なくなり、排気通路に設けられている過給機を通過するガスの流量が多くなる。その結果、過給機を動作させるガスの圧力が大きくなり、それに応じて、過給機が吸気通路を流れる空気を圧送するときの圧力が大きくなる。

上記の構成は、排気通路における過給機より下流側の部分と吸気通路とに接続されている排気還流通路を備えている。上記の構成は、排気通路における過給機より下流側の部分を流れるガスを排気還流通路を通じて吸気通路に送る、いわゆるＬＰＬ−ＥＧＲ（Ligh Pressure Loop - Exhaust Gas Recirculation）の構成である。ＬＰＬ−ＥＧＲの構成では、排気通路における過給機より下流側の部分に排気還流通路が接続されているので、過給機より上流側の部分に排気還流通路が接続されている従来のＨＰＬ−ＥＧＲ（High Pressure Loop - Exhaust Gas Recirculation）の構成と比較して、排気通路において過給機を通過するガスの流量が多くなる。そのため、過給機を通過するガスの圧力によって過給機を十分に動作させることができるので、過給機を電動で動作させる必要がない。したがって、過給機を動作させるために余分な電力を消費することがない。

また、上記の構成では、制御手段がスロットル弁の開度を小さくすることによって、吸気通路における過給機より下流側かつスロットル弁より上流側の部分内の圧力が上昇する。そうすると、吸気通路における過給機より下流側かつスロットル弁より上流側の部分に接続されている排水通路内の圧力が上昇する。その結果、上昇した圧力によって、吸気通路内で発生した凝縮水が吸気通路から押し流されて排水通路を通じて排出される。したがって、上記の構成によれば、消費電力を増大させることなく凝縮水を排出することができる。

また、上記のＬＰＬ−ＥＧＲの構成では、従来のＨＰＬ−ＥＧＲの構成と比較して、排気通路から排気還流通路を通じて吸気通路に送られるガスの温度が低くなるので、吸気通路内で凝縮水が多く発生することがある。そのため、消費電力を増大させることなく凝縮水を排出することができる上記の構成が特に有効になる。

上記のエンジンシステムは、前記吸気通路を流れる空気の流量を検出する流量検出手段を更に備えていてもよい。前記制御手段が、前記流量検出手段の検出流量に基づいて、前記排水弁を閉弁するタイミングを判定する、及び、前記吸気通路内で発生した凝縮水が前記排水通路を通じて排出されたか否かを判定してもよい。

この構成によれば、簡易な構成によって排水弁を閉弁するタイミングを判定することができる。及び、簡易な構成によって吸気通路内で発生した凝縮水が排水通路を通じて排出されたか否かを判定することができる。

上記のエンジンシステムは、前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に設けられているインタークーラを更に備えていてもよい。前記排水通路が、前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記インタークーラより上流側の部分に接続されていてもよい。

インタークーラより上流側の部分では、吸気通路において過給機を通過した高温の空気やＥＧＲガスがインタークーラの手前で急激に冷却されるので凝縮水が多く発生することがある。そのため、インタークーラより上流側の部分に凝縮水が多く溜まることがある。上記の構成によれば、インタークーラより上流側の部分に溜まる凝縮水を排出することができる。

前記インタークーラが前記過給機より高い位置に設けられていてもよい。前記吸気通路が、前記過給機より下流側かつ前記インタークーラより上流側の部分において前記過給機側から前記インタークーラ側に上昇している上昇部を備えていてもよい。前記排水通路が、前記吸気通路における前記上昇部より上流側の部分に接続されていてもよい。

エンジンシステムではエンジンの構造上、インタークーラが過給機より高い位置に設けられていることがある。この場合、吸気通路が、過給機より下流側かつインタークーラより上流側の部分において過給機側からインタークーラ側に上昇している上昇部を備えている。この構成では、インタークーラより上流側の部分で発生した凝縮水が上昇部を下降して流れて上昇部より上流側に溜まることがある。上記の構成によれば、排水通路が吸気通路における上昇部より上流側の部分に接続されているので、上昇部より上流側に溜まる凝縮水を排出することができる。

前記排水通路が、前記吸気通路における前記インタークーラより下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に接続されていてもよい。

エンジンシステムがインタークーラを備えているとインタークーラによって空気やＥＧＲガスが冷却されることによって、吸気通路におけるインタークーラより下流側の部分で凝縮水が多く発生することがある。その結果、インタークーラより下流側の部分に凝縮水が溜まることがある。上記の構成によれば、インタークーラより下流側の部分に溜まる凝縮水を排出することができる。

実施例に係るエンジンシステムを模式的に示す図である。 実施例に係る凝縮水排出処理のフローチャートである。 エアフローメータの検出流量の一例を示すグラフである。 他の実施例に係るエンジンシステムを模式的に示す図である。

実施例に係るエンジンシステム１について図面を参照して説明する。図１に示すように、実施例に係るエンジンシステム１は、エンジン２と、吸気通路４と、排気通路６と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１００を備えている。このエンジンシステム１は、例えばガソリン車等の車両に搭載される。

まず、エンジンシステム１のエンジン２について説明する。エンジンシステム１のエンジン２は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３とを備えている。また、エンジン２は、ヘッドカバー１４と、オイルパン１５とを備えている。

シリンダブロック１１は、複数個のシリンダ２０を備えている。１個のシリンダブロック１１に、例えば６個、８個、又は１０個のシリンダ２０が形成されている。以下では、複数個のシリンダ２０のうちの１個のシリンダ２０に基づいて説明する。

シリンダブロック１１のシリンダ２０は、ピストン２１を収容している。ピストン２１とシリンダ２０によって囲まれた部分に燃焼室２２が形成されている。空気と燃料の混合気体が燃焼室２２で燃焼する。混合気体が燃焼したときのエネルギーによってシリンダ２０内でピストン２１が往復動する。シリンダ２０内のピストン２１は、コンロッド２９を介してクランクシャフト２８に接続されている。ピストン２１が往復動することによってクランクシャフト２８が回転する。

エンジン２のシリンダブロック１１は、第１連通路２５と、第２連通路２６とを更に備えている。シリンダブロック１１には、シリンダ２０と、第１連通路２５と、第２連通路２６とが横に並んで形成されている。また、シリンダブロック１１には、インジェクタ３３が固定されている。インジェクタ３３は、燃料供給通路を介して燃料タンクに接続されている（いずれも図示省略）。インジェクタ３３は、燃料タンクから供給される燃料をエンジン２の燃焼室２２に供給する。また、シリンダブロック１１には、水温センサ１９が固定されている。水温センサ１９は、エンジン水温を検出する。

シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１２が固定されている。シリンダヘッド１２には、点火プラグ３４が固定されている。点火プラグ３４は、燃焼室２２に存在している空気と燃料の混合気体に点火する。

また、シリンダヘッド１２は、吸気ポート３１と、排気ポート３２と、吸気弁２３と、排気弁２４とを備えている。吸気ポート３１と排気ポート３２のそれぞれは、燃焼室２２と連通する位置に形成されている。吸気ポート３１から燃焼室２２に空気が導入される。そして、空気と燃料の混合気体が燃焼室２２で燃焼した後の排ガスが燃焼室２２から排気ポート３２に排出される。吸気弁２３は、吸気ポート３１を開閉する。吸気弁２３が吸気ポート３１を開状態にしたときに燃焼室２２に空気が導入される。排気弁２４は、排気ポート３２を開閉する。排気弁２４が排気ポート３２を開状態にしたときに燃焼室２２から排ガスが排出される。

シリンダヘッド１２の上部には、ヘッドカバー１４が固定されている。ヘッドカバー１４は、シリンダヘッド１２を覆っている。ヘッドカバー１４の内部には、ブローバイガスが貯留されるガス貯留部１４１が形成されている。

シリンダブロック１１の下部には、クランクケース１３が固定されている。クランクケース１３は、クランクシャフト２８を収容している。クランクケース１３は、クランクシャフト２８を回転可能な状態で支持している。クランクケース１３の内部には、ブローバイガスが貯留されるガス貯留部１３１が形成されている。クランクケース１３の内部のガス貯留部１３１は、シリンダブロック１１に形成されている第１連通路２５と第２連通路２６を通じて、上述したヘッドカバー１４の内部のガス貯留部１４１と連通している。

クランクケース１３には、圧力センサ１０が固定されている。圧力センサ１０は、クランクケース１３の内部のガス貯留部１３１の圧力を検出する。圧力センサ１０の検出圧力は、圧力センサ１０からＥＣＵ１００へ送信される。クランクケース１３の下部には、オイルパン１５が固定されている。オイルパン１５は、エンジンオイルを貯留する。

次に、エンジンシステム１の吸気通路４について説明する。吸気通路４は、エンジン２のシリンダヘッド１２に形成されている吸気ポート３１に接続されている。吸気通路４の下流端部が吸気ポート３１に接続されている。吸気通路４は、吸気ポート３１を通じてエンジン２の燃焼室２２に空気を導入する。吸気通路４を流れる空気がエンジン２内に吸入される。

吸気通路４には、上流側から順に、エアクリーナ４１、エアフローメータ４２（流量検出手段の一例）、温度センサ４３、コンプレッサ４４、インタークーラ４９、及びスロットル弁４５が設けられている。また、吸気通路４は、上昇部４８と、凝縮水貯留部９６とを備えている。

エアクリーナ４１は、吸気通路４の入口に配置されている。エアクリーナ４１は、吸気通路４を流れる空気に含まれているゴミ等の異物を除去する。エアフローメータ４２は、エアクリーナ４１とコンプレッサ４４の間に配置されている。エアフローメータ４２は、吸気通路４を流れる空気の流量を検出する。温度センサ４３は、エアフローメータ４２とコンプレッサ４４の間に配置されている。温度センサ４３は、吸気通路４を流れる空気の温度を検出する。

コンプレッサ４４は、エアフローメータ４２とインタークーラ４９の間に配置されている。コンプレッサ４４は、ファン（図示省略）を備えており、ファンが回転することによって空気を圧送する。コンプレッサ４４は、吸気通路４を流れる空気を下流側へ圧送する。コンプレッサ４４は、エンジン２の燃焼室２２に導入する空気を圧送する。コンプレッサ４４は、後述するタービン６１と共に過給機を構成する。

インタークーラ４９は、コンプレッサ４４とスロットル弁４５の間に配置されている。インタークーラ４９は、コンプレッサ４４より高い位置に設けられている。インタークーラ４９は、吸気通路４を流れる空気やＥＧＲガスを冷却する。吸気通路４の内部では、吸気通路４を流れる空気やＥＧＲガスが冷却されることによって凝縮水が発生することがある。例えば、低負荷運転が長時間続く場合、過給圧が上がらないことやＥＧＲガス温度が低いこと等から吸気通路４内の温度が上がり難く、また吸気通路４を流れる空気の流速も遅いため、インタークーラ４９の手前で凝縮水が発生し易くなる。これは特に水冷式のインタークーラを採用する場合に起こり易い現象である。

スロットル弁４５は、インタークーラ４９とエンジン２の間に配置されている。スロットル弁４５は、吸気通路４の通路面積を調整する。例えば、スロットル弁４５は、吸気通路４の通路面積を小さくする（絞る）。スロットル弁４５は、吸気通路４の通路面積を調整することによって、エンジン２に導入される空気の流量を調整する。

吸気通路４の上昇部４８は、コンプレッサ４４より下流側かつインタークーラ４９より上流側の吸気通路４に形成されている。上昇部４８は、上下方向に延びている。上昇部４８は、コンプレッサ４４側（上流側）からインタークーラ４９（下流側）に向かって上昇している。上昇部４８の下流端部は上流端部より高い位置にある。インタークーラ４９付近の吸気通路４の内部で発生した凝縮水が上昇部４８を下降して流れてゆく。

吸気通路４の凝縮水貯留部９６は、コンプレッサ４４より下流側かつ上昇部４８より上流側の吸気通路４に形成されている。凝縮水貯留部９６は、吸気通路４の一部の窪んだ部分によって形成されている。凝縮水貯留部９６は、凝縮水を貯留することができる。吸気通路４の内部で発生した凝縮水が凝縮水貯留部９６に貯留される。

次に、エンジンシステム１の排気通路６について説明する。排気通路６は、エンジン２のシリンダヘッド１２に形成されている排気ポート３２に接続されている。排気通路６の上流端部が排気ポート３２に接続されている。エンジン２の燃焼室２２から排気ポート３２を通じて排気通路６に排ガスが排出される。排気ポート３２を通じて排気通路６に排出された排ガスは、排気通路６を流れて外部に排出される。

排気通路６には、上流側から順に、タービン６１、及び触媒６２が設けられている。タービン６１は、排気通路６を流れる排ガスの圧力によって回転する。タービン６１は、上述した吸気通路４に設けられているコンプレッサ４４に連結されている。タービン６１が回転することによってコンプレッサ４４のファンが回転する。タービン６１とコンプレッサ４４によって過給機が構成されている。過給機（コンプレッサ４４及びタービン６１）は、吸気通路４と排気通路６にわたって設けられている。

触媒６２は、排気通路６を流れる排ガスに含まれている化学物質を浄化する。触媒６２は、例えば三元触媒であり、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化又は還元する。

排気通路６には、排気バイパス通路６４が接続されている。排気バイパス通路６４は、タービン６１より上流側の排気通路６とタービン６１より下流側の排気通路６とに接続されている。排気通路６を流れる排ガスの一部が排気バイパス通路６４に流入する。排気バイパス通路６４を流れる排ガスは、タービン６１を迂回してタービン６１より下流側の排気通路６に流入する。排気バイパス通路６４には、ウエイストゲート弁６５が設けられている。ウエイストゲート弁６５は、排気バイパス通路６４を流れる排ガスの流量を調整する。

図１に示すエンジンシステム１は、排気還流通路８と、排水通路５とを更に備えている。排気還流通路８は、吸気通路４と排気通路６の間に配置されている。排気還流通路８の上流端部が排気通路６に接続されており、排気還流通路８の下流端部が吸気通路４に接続されている。排気還流通路８の上流端部は、タービン６１より下流側の排気通路６に接続されている。よって、図１に示すエンジンシステム１は、ＬＰＬ−ＥＧＲ（Low Pressure Loop - Exhaust Gas Recirculation）の構成である。タービン６１より下流側の排気通路６を流れる排ガスの一部が排気還流通路８に流入する。排気還流通路８の下流端部は、コンプレッサ４４より上流側の吸気通路４に接続されている。排気還流通路８を流れた排ガスがコンプレッサ４４より上流側の吸気通路４に流入する。

排気還流通路８には、ＥＧＲクーラ８１とＥＧＲ弁８２が設けられている。ＥＧＲクーラ８１は、排気還流通路８を流れる排ガスを冷却する。ＥＧＲ弁８２は、排気還流通路８を流れる排ガスの流量を調整する。

排水通路５は、吸気通路４と排気通路６の間に配置されている。排水通路５の上流端部が吸気通路４に接続されており、排水通路５の下流端部が排気通路６に接続されている。排水通路５は、上下方向に延びている。排水通路５は、吸気通路４側（上流側）から排気通路６側（下流側）に向かって下降している。排水通路５の上流端部は、コンプレッサ４４より下流側かつインタークーラ４９より上流側の吸気通路４に接続されている。排水通路５の上流端部は、上昇部４８より上流側の吸気通路４に接続されている。排水通路５の上流端部は、凝縮水貯留部９６に接続されている。凝縮水貯留部９６に貯留されている凝縮水が排水通路５に流入する。排水通路５の下流端部は、触媒６２より下流側の排気通路６に接続されている。排水通路５を流れた凝縮水が排気通路６に流入する。排水通路５には排水弁５１が設けられている。排水弁５１は、排水通路５を開閉する。

エンジンシステム１のＥＣＵ１００（制御手段の一例）は、例えばＣＰＵとメモリ（図示省略）を備えている。ＥＣＵ１００は、エンジンシステム１の各構成要素の動作を制御する。また、ＥＣＵ１００は、エンジンシステム１に関する所定の処理を実行する。ＥＣＵ１００が実行する制御及び処理については後述する。

次に、エンジンシステム１の動作について説明する。上述したエンジンシステム１では、吸気通路４を通じてエンジン２の燃焼室２２に空気が導入される。また、インジェクタ３３からエンジン２の燃焼室２２に燃料が導入される。燃焼室２２に導入された空気と燃料の混合気体が燃焼することによって、エンジン２のピストン２１がシリンダ２０内で往復動する。混合気体が燃焼することによって生じた排ガスは、燃焼室２２から排気通路６に排出される。排気通路６に排出された排ガスは、排気通路６を通じて外部に排出される。このようにしてエンジン２が動作する。

また、エンジン２から排出された排ガスが排気通路６を流れるときに、排気通路６に設けられているタービン６１が排ガスの圧力によって回転する。タービン６１が回転すると、タービン６１に連結されているコンプレッサ４４のファンが回転する。コンプレッサ４４が動作することによって、吸気通路４を流れる空気が下流側に圧送される。

上記のエンジンシステム１では、吸気通路４を流れる空気やＥＧＲガスが冷却されると吸気通路４の内部で凝縮水が発生する。特に、インタークーラ４９より上流側の吸気通路４の内部で凝縮水が発生し易い。インタークーラ４９より上流側の吸気通路４の内部で発生した凝縮水は、吸気通路４の上昇部４８を下降して流れて凝縮水貯留部９６に貯留される。凝縮水貯留部９６に貯留されている凝縮水は、凝縮水貯留部９６に接続されている排水通路５に流入する。排水通路５に流入した凝縮水は、排水通路５に設けられている排水弁５１が開状態になると、排水通路５を流れて排気通路６に流入する。排気通路６に流入した凝縮水は、排気通路６を流れる排ガスの圧力によって排気通路６の下流側へ流れる。

（凝縮水排出処理）
次に、エンジンシステム１で実行される凝縮水排出処理について説明する。凝縮水排出処理は、例えば、エンジンシステム１のエンジン２が始動すると開始される。図２に示すように、凝縮水排出処理のＳ１０では、ＥＣＵ１００が、エンジンシステム１の吸気温、エンジン水温、吸気量の情報を取得する。エンジンシステム１の吸気温は、吸気通路４に設けられている温度センサ４３によって検出されている。エンジン水温は、エンジン２に設けられている水温センサ１９によって検出されている。吸気量は、吸気通路４に設けられているエアフローメータ４２によって検出されている。

続くＳ１１では、ＥＣＵ１００が、凝縮水発生条件が成立したか否かを判定する。凝縮水発生条件は、例えば、エンジンシステム１の吸気温、エンジン水温、及び吸気量に基づいて設定されている。例えば、エンジン水温が低い場合、吸気温が低い場合、及び吸気量が多い場合は、凝縮水が発生し易いので凝縮水発生条件が成立し易くなる。一方、エンジン水温が高い場合、吸気温が高い場合、及び吸気量が少ない場合は、凝縮水が発生し難いので凝縮水発生条件が成立し難くなる。凝縮水発生条件が成立した場合は、Ｓ１１でＥＣＵ１００がＹＥＳと判定してＳ１２に進む。そうでない場合は、Ｓ１１でＥＣＵ１００がＮＯと判定してＳ１０に戻る。

続くＳ１２では、ＥＣＵ１００が凝縮水発生量を演算する。例えば、ＥＣＵ１００は、エアフローメータ４２の検出流量に基づいて合流前水分率を推定する。合流前水分率は、吸気通路４を流れる空気と排気還流通路８を流れる排ガスとが合流する前の空気に含まれている水分の比率である。また、ＥＣＵ１００は、温度センサ４３の検出温度に基づいて合流後水分率を推定する。合流後水分率は、吸気通路４を流れる空気と排気還流通路８を流れる排ガスとが合流した後のガスに含まれている水分の比率である。また、ＥＣＵ１００は、合流後水分率と合流前水分率との差に基づいて凝縮水発生量を推定する。また、ＥＣＵ１００は、推定した凝縮水発生量を水温センサ１９の検出温度に基づいて修正する。このようにして、ＥＣＵ１００が凝縮水発生量を演算する。また、ＥＣＵ１００は、演算した凝縮水発生量を所定の時間にわたって積算してゆく。

続くＳ１３では、ＥＣＵ１００が、凝縮水発生量の積算値が所定の基準値より大きいか否かを判定する。積算値が基準値より大きい場合は、Ｓ１３でＥＣＵ１００がＹＥＳと判定してＳ１４に進む。そうでない場合は、Ｓ１３でＥＣＵ１００がＮＯと判定してＳ１０に戻る。

続くＳ１４では、ＥＣＵ１００が、凝縮水発生量の積算値をリセットする。続くＳ１５では、ＥＣＵ１００が、運転状態情報を取得する。例えば、ＥＣＵ１００が、クランクシャフト２８の回転速度の情報、及び、スロットル弁４５の開度の情報等を取得する。続くＳ１６では、ＥＣＵ１００が、排気バイパス通路６４に設けられているウエイストゲート弁６５の目標開度を演算する。また、ＥＣＵ１００が、吸気通路４に設けられているスロットル弁４５の目標開度を演算する。

続くＳ１７では、ＥＣＵ１００が、ウエイストゲート弁６５の開度が上記のＳ１６で演算した目標開度になるようにウエイストゲート弁６５を制御する。ＥＣＵ１００は、ウエイストゲート弁６５の開度を小さくする。ＥＣＵ１００は、ウエイストゲート弁６５を全閉にしてもよい。また、ＥＣＵ１００が、スロットル弁４５の開度が上記のＳ１６で演算した目標開度になるようにスロットル弁４５を制御する。ＥＣＵ１００は、スロットル弁４５の開度を小さくする。

ウエイストゲート弁６５の開度が小さくなると、排気バイパス通路６４を流れる排ガスの流量が少なくなる。そうすると、排気通路６から排気バイパス通路６４に流入する排ガスの流量が少なくなり、排気通路６に設けられているタービン６１を通過する排ガスの流量が多くなる。その結果、タービン６１を回転させる排ガスの圧力が大きくなり、タービン６１に連結されているコンプレッサ４４が空気を圧送するときの圧力が上昇する。

また、コンプレッサ４４の圧力が上昇した状態でスロットル弁４５の開度が小さくなると、コンプレッサ４４より下流側かつスロットル弁４５より上流側の吸気通路４の内部の圧力が上昇する。また、吸気通路４に接続されている排水通路５の内部の圧力が上昇する。

続くＳ１８では、ＥＣＵ１００が、エアフローメータ４２の検出流量Ｑ１を取得する。検出流量Ｑ１は、排水通路５に設けられている排水弁５１が閉弁されているとき（開弁される前）に吸気通路４を流れる空気の流量である。

続くＳ１９では、ＥＣＵ１００が、排水通路５に設けられている排水弁５１を開弁する。排水弁５１が開弁されると、吸気通路４と排気通路６とが排水通路５を介して連通し、吸気通路４を流れる空気の一部が排水通路５を通じて排気通路６に流入する。そのため、吸気通路４を流れる空気の流量が多くなり、図３に示すように、エアフローメータ４２の検出流量が多くなる。また、排水弁５１が開弁されると、排水通路５を通じて凝縮水が排気通路６に流入する。上記のＳ１７の処理によって排水通路５の内部の圧力が上昇しているので、上昇した圧力によって凝縮水が排気通路６に押し流される。

続くＳ２０では、ＥＣＵ１００が、エアフローメータ４２の検出流量Ｑ２を取得する。検出流量Ｑ２は、排水弁５１が開弁された後に吸気通路４を流れる空気の流量である。

続くＳ２１では、ＥＣＵ１００が、上記のＳ２０で取得した検出流量Ｑ２と上記のＳ１８で取得した検出流量Ｑ１との差が所定の異常判定値より小さいか否かを判定する。ＥＣＵ１００が、異常判定値＞Ｑ２−Ｑ１であるか否かを判定する。Ｑ２とＱ１の差が異常判定値より小さい場合は、Ｓ２１でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ３０に進む。そうでない場合は、Ｓ２１でＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ２２に進む。

Ｓ２１でＹＥＳの後のＳ３０では、ＥＣＵ１００が、排水弁５１を閉弁する。続くＳ３１では、ＥＣＵ１００が、エンジンシステム１の故障ランプ（図示省略）を点灯させる。ＥＣＵ１００は、Ｓ３１の処理を終了すると凝縮水排出処理を終了する。

一方、Ｓ２１でＮＯの後のＳ２２では、ＥＣＵ１００が、エアフローメータ４２の検出流量Ｑｎを取得する。検出流量Ｑｎは、吸気通路４を流れる空気の現在の流量である。検出流量Ｑｎは、排水通路５に設けられている排水弁５１が開弁されているときの流量である。

続くＳ２３では、ＥＣＵ１００が、上記のＳ２２で取得した検出流量ＱｎとＳ１８で取得した検出流量Ｑ１との差が所定の排水判定値より大きいか否かを判定する。ＥＣＵ１００が、Ｑｎ−Ｑ１＞排水判定値であるか否かを判定する。ＱｎとＱ１の差が排水判定値より大きい場合は、Ｓ２３でＥＣＵ１００がＹＥＳと判定してＳ２４に進む。そうでない場合は、Ｓ２３でＥＣＵ１００がＮＯと判定してＳ２３の処理を繰り返す。Ｓ２３でＹＥＳの場合は、吸気通路４内で発生した凝縮水が排水通路５を通じて排出されたと判定することができる。そのため、Ｓ２３でＹＥＳの場合は、排水通路５に設けられている排水弁５１を閉弁するタイミングであると判定することができる。一方、Ｓ２３でＮＯの場合は、凝縮水がまだ排出されていないと判定することができる。そのため、Ｓ２３でＮＯの場合は、排水弁５１をまだ閉弁するタイミングではないと判定することができる。

続くＳ２４では、ＥＣＵ１００が、排水弁５１を閉弁する。排水弁５１が閉弁されると、吸気通路４と排気通路６とが排水通路５を介して連通しなくなり、吸気通路４を流れる空気が排気通路６に流入しなくなる。そのため、吸気通路４を流れる空気の流量が少なくなり、図３に示すように、エアフローメータ４２の検出流量が少なくなる。また、Ｓ２４では、ＥＣＵ１００が、排気バイパス通路６４に設けられているウエイストゲート弁６５を開弁してもよい。

続くＳ２５では、ＥＣＵ１００が、エンジンシステム１のエンジン２が停止しているか否かを判定する。エンジン２が停止している場合は、Ｓ２５でＥＣＵ１００がＹＥＳと判定して凝縮水排出処理を終了する。そうでない場合は、Ｓ２５でＥＣＵ１００がＮＯと判定してＳ１０に戻る。

以上、実施例に係るエンジンシステム１について説明した。上記の説明から明らかなように、エンジンシステム１は、エンジン２と、エンジン２に吸入される空気が流れる吸気通路４と、エンジン２から排出されたガスが流れる排気通路６と、吸気通路４と排気通路６にわたって設けられている過給機（コンプレッサ４４及びタービン６１）とを備えている。過給機では、排気通路６を流れるガスの圧力によってタービン６１が動作し、コンプレッサ４４が吸気通路４を流れる空気をエンジン２に圧送する。また、エンジンシステム１は、排気通路６におけるタービン６１より下流側の部分と吸気通路４とに接続されている排気還流通路８と、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側の部分に設けられているスロットル弁４５と、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側かつスロットル弁４５より上流側の部分に接続されている排水通路５と、排水通路５を開閉する排水弁５１とを備えている。排気還流通路８は、排気通路６におけるタービン６１より下流側の部分を流れる排ガスを吸気通路４に送る。スロットル弁４５は、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側の部分の通路面積を調整する。また、エンジンシステム１は、排気通路６におけるタービン６１より上流側の部分とタービン６１より下流側の部分とに接続されている排気バイパス通路６４と、排気バイパス通路６４の通路面積を調整するウエイストゲート弁６５とを備えている。排気バイパス通路６４は、排気通路６におけるタービン６１より上流側の部分を流れる排ガスをタービン６１より下流側の部分に送る。エンジンシステム１のＥＣＵ１００は、ウエイストゲート弁６５の開度を小さくすると共にスロットル弁４５の開度を小さくする（図２のＳ１７参照）。

上記のエンジンシステム１では、吸気通路４を流れる空気やＥＧＲガスが例えばインタークーラ４９によって冷却されて吸気通路４の内部で凝縮水が発生することがある。上記の構成では、ＥＣＵ１００がウエイストゲート弁６５の開度を小さくすることによって排気バイパス通路６４を流れる排ガスの流量が少なくなる。そうすると、排気通路６から排気バイパス通路６４に流入する排ガスの流量が少なくなり、排気通路６に設けられているタービン６１を通過する排ガスの流量が多くなる。その結果、タービン６１を動作させる排ガスの圧力が大きくなり、コンプレッサ４４が吸気通路４を流れる空気を圧送するときの圧力が大きくなる。

上記の構成は、タービン６１より下流側の排気通路６に排気還流通路８が接続されているＬＰＬ−ＥＧＲの構成なので、タービン６１を通過する排ガスの流量が多くなる。そのため、タービン６１を通過する排ガスの圧力によってタービン６１を十分に動作させることができ、コンプレッサ４４を電動で動作させる必要がない。したがって、コンプレッサ４４を動作させるために余分な電力を消費することがない。

また、上記の構成では、ＥＣＵ１００がスロットル弁４５の開度を小さくすることによって、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側かつスロットル弁４５より上流側の部分内の圧力が上昇する。そうすると、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側かつスロットル弁４５より上流側の部分に接続されている排水通路５内の圧力が上昇する。そのため、上昇した圧力によって、吸気通路４内で発生した凝縮水が排水通路５を通じて排出される。したがって、上記の構成によれば、消費電力を増大させることなく凝縮水を排出することができる。

また、ＬＰＬ−ＥＧＲの構成では、従来のＨＰＬ−ＥＧＲの構成と比較して、排気通路６から排気還流通路８を通じて吸気通路４に送られる排ガスの温度が低くなるので、吸気通路４内で凝縮水が多く発生することがある。そのため、消費電力を増大させることなく凝縮水を排出することができる上記の構成が特に有効になる。

また、上記の構成では、エアフローメータ４２の検出流量に基づいて、排水弁５１を閉弁するタイミングを判定することができる（図２のＳ２３、Ｓ２４参照）。また、エアフローメータ４２の検出流量に基づいて、吸気通路４内で発生した凝縮水が排水通路５を通じて排出されたか否かを判定することができる。

また、上記の構成では、排水通路５が、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側かつインタークーラ４９より上流側の部分に接続されている。インタークーラ４９より上流側の部分では、吸気通路４に送られた高温の空気やＥＧＲガスがインタークーラ４９の手前で急激に冷却されるので凝縮水が多く発生することがある。その結果、インタークーラ４９より上流側の部分に凝縮水が溜まることがある。上記の構成によれば、インタークーラ４９より上流側の部分に溜まる凝縮水を排水通路５を通じて排出することができる。

また、上記の構成では、吸気通路４が、コンプレッサ４４より下流側かつインタークーラ４９より上流側の部分においてコンプレッサ４４側からインタークーラ４９側に上昇している上昇部４８を備えている。また、排水通路５が、吸気通路４における上昇部４８より上流側の部分に接続されている。この構成によれば、インタークーラ４９より上流側の部分で発生した凝縮水が上昇部４８を下降して流れて上昇部４８より上流側の部分に溜まる。上昇部４８より上流側に溜まった凝縮水を排水通路５を通じて排出することができる。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

上記の実施例では、排水通路５が、吸気通路４におけるコンプレッサ４４より下流側かつインタークーラ４９より上流側の部分に接続されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、図４に示すように、排水通路５の上流端部が、吸気通路４におけるインタークーラ４９より下流側かつスロットル弁４５より上流側の部分に接続されていてもよい。排水通路５の下流端部は、排気通路６に接続されている。また、凝縮水貯留部９６が、吸気通路４におけるインタークーラ４９より下流側かつスロットル弁４５より上流側の部分に形成されていてもよい。

吸気通路４を流れる空気やＥＧＲガスがインタークーラ４９で冷却されて、インタークーラ４９より下流側の部分で凝縮水が多く発生することがある。特に空冷式のインタークーラの場合、運転状態によってはインタークーラ４９における過冷却が起こることがある。上記の構成によれば、インタークーラ４９より下流側の部分に溜まる凝縮水を排出することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：エンジンシステム、２：エンジン、４：吸気通路、５：排水通路、６：排気通路、８：排気還流通路、１０：圧力センサ、１１：シリンダブロック、１２：シリンダヘッド、１３：クランクケース、１４：ヘッドカバー、１５：オイルパン、１９：水温センサ、２０：シリンダ、２１：ピストン、２２：燃焼室、２３：吸気弁、２４：排気弁、２５：第１連通路、２６：第２連通路、２８：クランクシャフト、２９：コンロッド、３１：吸気ポート、３２：排気ポート、３３：インジェクタ、３４：点火プラグ、４１：エアクリーナ、４２：エアフローメータ、４３：温度センサ、４４：コンプレッサ、４５：スロットル弁、４８：上昇部、４９：インタークーラ、５１：排水弁、６１：タービン、６２：触媒、６４：排気バイパス通路、６５：ウエイストゲート弁、８１：ＥＧＲクーラ、８２：ＥＧＲ弁、９６：凝縮水貯留部、９７：インタークーラ、９８：排水通路、１００：ＥＣＵ

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、
   前記エンジンから排出されたガスが流れる排気通路と、
   前記吸気通路と前記排気通路にわたって設けられており、前記排気通路を流れるガスの圧力によって動作して前記吸気通路を流れる空気を前記エンジンに圧送する過給機と、
   前記排気通路における前記過給機より下流側の部分と前記吸気通路とに接続されており、前記排気通路における前記過給機より下流側の部分を流れるガスを前記吸気通路に送る排気還流通路と、
   前記吸気通路における前記過給機より下流側の部分に設けられており、前記吸気通路における前記過給機より下流側の部分の通路面積を調整するスロットル弁と、
   前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に接続されている排水通路と、
   前記排水通路を開閉する排水弁と、
   前記排気通路における前記過給機より上流側の部分と前記過給機より下流側の部分とに接続されており、前記排気通路における前記過給機より上流側の部分を流れるガスを前記過給機より下流側の部分に送る排気バイパス通路と、
   前記排気バイパス通路の通路面積を調整するウエイストゲート弁と、
   制御手段と、を備えており、
   前記制御手段が、前記ウエイストゲート弁の開度を小さくすると共に前記スロットル弁の開度を小さくし、かつ、前記排水弁を開弁する、エンジンシステム。
2. 請求項１に記載のエンジンシステムであって、
   前記吸気通路を流れる空気の流量を検出する流量検出手段を更に備えており、
   前記制御手段が、前記流量検出手段の検出流量に基づいて、前記排水弁を閉弁するタイミングを判定する、及び、前記吸気通路内で発生した凝縮水が前記排水通路を通じて排出されたか否かを判定する、エンジンシステム。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンシステムであって、
   前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に設けられているインタークーラを更に備えており、
   前記排水通路が、前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記インタークーラより上流側の部分に接続されている、エンジンシステム。
4. 請求項３に記載のエンジンシステムであって、
   前記インタークーラが前記過給機より高い位置に設けられており、
   前記吸気通路が、前記過給機より下流側かつ前記インタークーラより上流側の部分において前記過給機側から前記インタークーラ側に上昇している上昇部を備えており、
   前記排水通路が、前記吸気通路における前記上昇部より上流側の部分に接続されている、エンジンシステム。
5. 請求項１又は２に記載のエンジンシステムであって、
   前記吸気通路における前記過給機より下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に設けられているインタークーラを更に備えており、
   前記排水通路が、前記吸気通路における前記インタークーラより下流側かつ前記スロットル弁より上流側の部分に接続されている、エンジンシステム。
   

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